随着电池科技发展,锂离子电池在各个领域得到了广泛使用,在我们的生活中有着不可或缺的作用。锂离子电池的广泛应用,使得锂离子电池的运输量不断增大,其在民航运输中占据着重要地位。然而,随着运输量的增加,便携式设备中的锂离子电池所导致的安全问题不断涌现,这引发了国内外民航组织的广泛关注。由于便携式设备中锂离子电池会在各种环境与工况下使用。电池在循环使用过程中,内部电芯的热稳定性以及电化学性能会发生变化和衰减,致使电池性能逐渐退化,严重影响电池的寿命和安全性,直接导致用电设备的性能下降或故障,因此研究锂离子电池失效机制与安全性成为保证锂离子电池航空运输安全的关键因素。本文首先对广泛应用于航空运输便携式设备的钴酸锂电池的结构、充放电过程与基本参数进行了介绍。通过电池测试平台,对电池的电化学性能进行测试,检测该批次电池稳定性,并开展锂离子电池过充循环老化实验。结果表明:相比于正常循环的情况,过充循环情况下电池荷电状态约为118.6%SOC。其放电电压平台都比正常充电情况下明显增高,过度充电循环对LIBs的容量衰减有很大的加速作用。电池的库伦效率随着过充循环的进行快速下降,说明电池的运行过程中产热量快速增加。同时,电池的直流内阻也发生较快增长。其次,介绍了电化学阻抗谱法的原理及应用,并研究了温度对锂离子电池阻抗谱的影响,对电池在恒温静置与单边受热状态下电池温度与单频率相位角的相关性进行研究。结果表明:在30～60℃的范围内,锂离子电池低频（5 Hz）至高频（500 Hz）范围内的相位角与其内部温度存在二阶线性关系,并随着电池内部温度的升高而单调升高;电池在5 Hz相位角,在恒温静置与单边受热状态下的电池内部温度均具有二阶线性关系,并具有良好的拟合优度。之后,介绍与研究了锂离子电池电化学等效电路的构建与老化过程中的内部失效机制,通过Zview软件拟合,定性定量地研究了电池在过充循环下的衰退过程与老化机理。结果表明:在过充循环中,Rohm、RSEI和RW随循环次数呈线性增长,而Rct呈指数性增长趋势。随着循环次数的增加,LLI呈指数增长,CL与LAM呈线性增长。LLI是电池老化的主要影响因素,LAM的影响处于中等水平,而CL对容量衰减的影响较小。最后,分析了锂离子电池过充电过程中的失效机制与电池产热情况;从新鲜电池在不同过充电流与截止电压条件下的行为特征展开实验。结果表明:随着充电速率的增加,不同截止电压下的峰值温度均呈增加趋势。随着截止电压的升高,第一次峰值温度T1在2 C及以下时不易受截止电压影响,而在3 C时出现明显增长。同时,在5.0 V过充的情况下,钴酸锂电池内部会发生副反应,导致电池表面温度出现第二次峰值。需要注意到,第二次峰值温度T2在1 C情况下会高于T1,而在其它情况小于T1,说明在低速电流过充时,截止电压影响对电池的安全性影响较大。之后,对过充循环后的不同老化程度的锂离子电池开展过充测试实验,结合第三章中电池过充循环中的失效机制,分析了电池的失效状态对其安全性的影响,结果表明:过充循环会导致锂离子电池的稳定性与安全性变差。随着老化程度的加深,在92%SOH后,电池内部在过充测试中出现副反应,并使电池释放的能量大幅增长。电池LLI与LAM衰退是引发过充期间副反应的最相关因素。79.6%SOH的老化电池最高温度比新鲜电池增长了68%,且实验后电池无法再次使用。考虑到由过充引起的老化LIBs的安全性,当其接近80%SOH时,可能不适合二次使用。该研究可以为修订锂离子电池航空运输相关标准提供参考建议,还可为电池设计和电池管理系统提供参考,以提高电池对过充电的耐受性以及安全性。